化学家正在研究尿素动力燃料电池,尿液也能发电。用这种电池直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水,又能发电.尿素燃料电池结构如图所示,下列关于描述正确的是
A.电池工作时H+移向负极 |
B.该电池用的电解质溶液是KOH溶液 |
C.甲电极反应式为:CO(NH2)2 + H2O-6e- ═ CO2 + N2 + 6 H+ |
D.电池工作时,理论每净化1mol CO(NH2)2,消耗33.6 L O2 |
美国IBM公司设计出了一款新型锂空气电池,其原理就是通过吸入空气与设备内的锂离子发生反应,进行能量的提供。因其独特的放电方式,也称呼吸式电池。负极采用金属锂条,负极的电解液采用含有锂盐的有机电解液。中间设有用于隔开正极和负极的锂离子固体电解质。正极的水性电解液使用碱性水溶性凝胶,与由微细化碳和廉价氧化物催化剂形成的正极组合。如图所示。下列说法不正确的是
A.负极反应:Li-e-=Li+,金属锂以锂离子(Li+)的形式溶于有机电解液,电子供应给导线。溶解的锂离子(Li+)穿过固体电解质移到正极的水性电解液中。 |
B.正极反应:O2+2H2O+4e- =4OH-,在正极的水性电解液中与锂离子(Li+)结合生成水溶性氢氧化锂(LiOH),并能实现锂元素的循环。 |
C.在负极的有机电解液和空气极的水性电解液之间,用只能通过锂离子的固体电解质隔开,以防止两电解液发生混合,而且能促进电池发生反应。 |
D.锂-空气电池至今都未普及,原因是它存在致命缺陷,即固体反应生成物氧化锂(Li2O)在正极堆积,使电解液与空气的接触被阻断,从而导致放电停止。 |
研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为:5MnO2+2Ag+2NaCl = Na2Mn5O10+2AgCl 下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是( )
A.正极反应式:Ag+Cl--e-="=" AgCl |
B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 |
C.Na+不断向“水”电池的负极移动 |
D.AgCl是还原产物 |
由NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如图所示,在使在过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y,下列有关说法正确的是( )
A.石墨I极为正极,石墨II极为负极 |
B.Y的化学式可能为NO |
C.石墨I极的电极反应式为NO2+NO3――e-═N2O5 |
D.石墨II极上发生氧化反应 |
科学家们在研制一种吸气式的锂—空气电池,工作时吸收空气中的氧气在多孔金制成的正极表面上反应。总反应可表示为2Li+O2Li2O2下列有关说法正确的是
A.充电时,多孔金制成的电极外接电源负极 |
B.放电时,Li+从负极向正极移动 |
C.放电时,吸收空气中22.4 L的O2,就有2 mol e-从电池负极流出 |
D.该电池可使用含Li+的水溶液作电解质溶液 |
1913年,德国化学家哈伯实现了合成氨的工业化生产,被称作解救世界粮食危机的化学天才。现将lmolN2和3molH2投入1L的密闭容器,在一定条件下,利用如下反应模拟哈伯合成氨的工业化生产:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0
当改变某一外界条件(温度或压强)时,NH3的体积分数ψ(NH3)变化趋势如下图所示。
回答下列问题:
(1)已知:①NH3(g) NH3(g) △H1
②N2(g)+3H2(g)2NH3(l) △H2
则反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的△H= (用含△H1、△H2的代数式表示)。
(2)合成氨的平衡常数表达式为____ ,平衡时,M点NH3的体积分数为10%,则N2的转化率为 (保留两位有效数字)。
(3)X轴上a点的数值比b点 (填“大”或“小”)。上图中, Y轴表示 (填“温度”或“压强”),判断的理由是 。
(4)若将1mol N2和3mol H2分别投入起始容积为1L的密闭容器中,实验条件和平衡时的相关数据如下表所示:
下列判断正确的是____。
A.放出热量:Ql< Q2< △Hl | B.N2的转化率:I> III |
C.平衡常数:II >I | D.达平衡时氨气的体积分数:I>II |
(5)常温下,向VmL amoI.L-l的稀硫酸溶液中滴加等体积bmol.L-l的氨水,恰好使混合溶液呈中性,此时溶液中c(NH4+)__c(SO42-)(填“>”、“<”或“=”)。
(6)利用氨气设计一种环保燃料电池,一极通入氨气,另一极通入空气,电解质是掺杂氧化钇(Y203)的氧化锆(ZrO2)晶体,它在熔融状态下能传导O2-。写出负极的电极反应式 。
已知电池的比能量是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小。有关下述两种电池说法正确的是( )
锂离子电池的总反应为:LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2
锂硫电池的总反应为:2Li+SLi2S
A.锂离子电池放电时,Li+向负极迁移 |
B.锂硫电池充电时,锂电极发生还原反应 |
C.理论上两种电池的比能量相同 |
D.右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 |
在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是
A.X是电源的负极 |
B.阴极的电极反应式是H2O+2e-==H2+O2- CO2+2e-==CO+O2- |
C.总反应可表示为H2O+CO2H2+CO+O2 |
D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1 |
空气质量与我们的健康息息相关,目前我国通过监测6项污染物的质量浓度来计算空气质量指数(AQI),SO2、NO2和CO是其中3项中的污染物。
(1)一定温度下,向固定体积为2 L的密闭容器中充入SO2和NO2各1 mol,发生反应SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g),测得上述反应5 min末到达平衡,此时容器中NO与NO2的体积比为3︰1,则这段时间内SO2的反应速率υ(SO2)= ,此反应在该温度下的平衡常数K= 。
(2)甲醇日趋成为重要的有机燃料,通常利用CO和H2合成甲醇,其反应的化学方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。今在一容积可变的密闭容器中,充有10 mol CO和20 mol H2用于合成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示:
①上述合成甲醇的反应为 反应(填“放热”或“吸热”)。
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为 。A、B两点对应的压强大小关系是PA PB(填“大于”、 “小于”或“等于”)。
③若将达到平衡状态A时生成的甲醇用于构成甲醇一氧气燃料电池,电解质溶液为KOH浓溶液,则该电池工作时正极的电极反应式为 ,理论上通过外电路的电子最多为 mol。
一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。有关该电池的说法正确的是
A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移12 mol电子 |
B.电极A上H2参与的电极反应: H2+2OH--2e-=2H2O |
C.电池工作时,CO32-向电极B移动 |
D.电极B上发生的电极反应:O2+2CO2+4e-=2CO32- |
研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl,下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是
A.正极反应式:Ag+Cl﹣﹣e﹣=AgCl |
B.每生成1mol Na2Mn5O10转移2mol电子 |
C.Na+不断向“水”电池的负极移动 |
D.AgCl是还原产物 |
镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd + 2NiO(OH) + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是( )
A.充电时阳极反应:Ni(OH)2 + OH- -e- NiO(OH )+ H2O |
B.充电过程是化学能转化为电能的过程 |
C.放电时负极附近溶液的碱性不变 |
D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动 |
甲醇燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一,这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成.电池的总反应式为2CH3OH+3O2+4OH-═2CO+6H2O.则下列说法正确的是
A.电池放电时通入空气的电极为负极 |
B.电池放电时负极的电极反应式为CH3OH-6e-+H2O═CO2↑+6H+ |
C.由于CO水解显碱性,电池放电时,电解质溶液的pH逐渐增大 |
D.电池放电时每消耗1molCH3OH转移6mol电子 |
甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的手机电池中的反应为2CH3OH+3O2+4OH-2CO32- +6H2O,有关说法正确的是
A.充电时化学能转化为电能 |
B.放电时,负极电极反应式为:CH3OH + 8OH-- 6e-=CO32- + 6H2O |
C.标况下,通入的11.2L氧气完全反应有1mol电子转移 |
D.充电时电解质溶液的碱性逐渐减小 |
肼(N2H4)又称联氨,广泛用于火箭推进剂、有机合成及燃料电池,NO2的二聚体N2O4则是火箭中常用氧化剂。试回答下列问题
(1)肼的结构式为 。
(2)肼燃料电池原理如图所示,左边电极上发生的电极反应式为_________________。
(3)火箭常用N2O4作氧化剂,肼作燃料,已知:
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=-67.7kJ·mol-1 ①
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534.0kJ·mol-1 ②
2NO2(g)N2O4(g) △H=-52.7kJ·mol-1 ③
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式:___ _
(4)联氨的工业生产常用氨和次氯酸钠为原料获得,也可在催化剂作用下,用尿素
[CO(NH2)2]和次氯酸钠与氢氧化钠的混合溶液反应获得,尿素法反应的离子方程式为
____________________________________________________ 。
(5)如图所示,A是由导热材料制成的密闭容器,B是一耐化学腐蚀且易于传热的透明气囊。关闭K2,将各1 mol NO2通过K1、K3分别充入A、B中,反应起始时A、B的体积相同且均为a L。
①B中可通过观察________________判断可逆反应2NO2N2O4已经达到平衡。
②若平衡后在A容器中再充入0.5mol N2O4,则重新到达平衡后,平衡混合气中NO2的体积分数_______________(填 “变大”“变小”或“不变”)。
③若容器A中到达平衡所需时间为t s,达到平衡后容器内压强为起始压强的0.8倍,则平均化学反应速率v(NO2)等于____________________。
④若打开K2,平衡后B容器的体积缩至0.4a L,则打开K2之前,气球B体积为_____L。